JP5777368B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、レーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置における現像剤であるトナーの残量検知に関する。 The present invention relates to detection of a remaining amount of toner that is a developer in an electrophotographic image forming apparatus such as a laser printer, a copying machine, and a facsimile.
従来の画像形成装置には、トナー容器内のトナーの残量を静電容量検出装置によって検出している例がある。例えば、特許文献1に記載のトナー残量検出装置では、先端に被検出体を有する可撓性部材が攪拌部材に連結されて追従回転し、トナー内に侵入して回転する。このとき、可撓性部材と攪拌部材の連結箇所がトナー内へと侵入すると、可撓性部材全体が柔軟に変形しつつ同一箇所で連続的にトナー内へと侵入し、トナー内で同一軌道を描いて回転移動する。従って、可撓性部材先端の被検出体も、可撓性部材と同一軌道を描いて回転移動する。また、トナーが一定レベル未満まで減少して、攪拌部材との連結箇所がトナー内に侵入しなくなると、可撓性部材の先端近傍がトナー表面上を滑り、被検出体もトナー表面上を滑って移動する。ここで、トナーが一定レベル未満まで減少して、トナー表面の高さが徐々に低下すると、トナー表面上を滑って移動する被検出体の位置も徐々に低下する。つまり、トナーが一定レベル未満まで減少したときには、トナーの残量に応じて、トナー表面上を移動する被検出体の位置も低下する。 In the conventional image forming apparatus, there is an example in which the remaining amount of toner in the toner container is detected by a capacitance detection device. For example, in the toner remaining amount detecting device described in Patent Document 1, a flexible member having a detection target at the tip is connected to a stirring member and rotates following, and enters and rotates in the toner. At this time, when the connecting portion of the flexible member and the stirring member enters the toner, the entire flexible member is deformed flexibly and continuously enters the toner at the same location, and the same track in the toner. Draw and rotate. Therefore, the detection target at the tip of the flexible member also rotates and moves along the same track as the flexible member. Further, when the toner is reduced to a level below a certain level and the connecting portion with the stirring member does not enter the toner, the vicinity of the tip of the flexible member slides on the toner surface, and the detection target also slides on the toner surface. Move. Here, when the toner is reduced to below a certain level and the height of the toner surface is gradually lowered, the position of the detected object that slides and moves on the toner surface is also gradually lowered. That is, when the toner is reduced below a certain level, the position of the detection object that moves on the surface of the toner is also lowered according to the remaining amount of toner.
一方、静電容量センサは、トナー表面上を移動する被検出体との間の静電容量を検出し、この静電容量は両者間の距離に応じて変化する。そして、静電容量センサがトナー容器の下部に配置されていることから、トナーが一定レベル未満まで減少して、トナー表面上を移動する被検出体の位置が低下すると、静電容量センサと被検出体間の距離が短くなって、両者間の静電容量が大きくなる。つまり、静電容量センサと被検出体間の静電容量がトナー残量に応じて変化する。 On the other hand, the electrostatic capacity sensor detects the electrostatic capacity between the object to be detected moving on the toner surface, and the electrostatic capacity changes according to the distance between the two. Since the electrostatic capacity sensor is arranged at the lower part of the toner container, when the toner is reduced to a level below a certain level and the position of the detection object moving on the toner surface is lowered, the electrostatic capacity sensor and the The distance between the detection bodies is shortened, and the capacitance between them is increased. That is, the capacitance between the capacitance sensor and the detection object changes according to the remaining amount of toner.
しかしながら、上記のトナー残量検出装置では、以下のような課題がある。トナーが一定レベル以上満たされている場合、攪拌部材と可撓性部材の連結箇所がトナー内に侵入するため、可撓性部材及び被検出体により描かれる軌道は殆ど変化しない。つまり、トナーが一定レベル以上満たされている場合は、検出される静電容量も殆ど変化しない。よって、トナーが一定以上ある場合は、逐次正確にトナー残量を検知することはできない。 However, the above toner remaining amount detection device has the following problems. When the toner is filled at a certain level or more, the connecting portion between the agitating member and the flexible member enters the toner, so that the trajectory drawn by the flexible member and the detection object hardly changes. That is, when the toner is more than a certain level, the detected capacitance hardly changes. Therefore, if the toner is above a certain level, the remaining amount of toner cannot be detected successively and accurately.
本発明はこのような状況でなされたもので、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナーの残量を検知でき、かつ高速で攪拌部材が動作しているときでも、トナーの残量を精度良く検知することを目的とする。 The present invention has been made in such a situation, so that the remaining amount of toner can be detected sequentially until the toner becomes full from the full state, and the remaining amount of toner can be accurately measured even when the stirring member is operating at high speed. The purpose is to detect well.
前述の課題を解決するために、本発明は以下の構成を備える。 In order to solve the above-described problems, the present invention has the following configuration.
(1)現像剤を収納する着脱可能な現像ユニット内で回転軸を中心に回転し、現像剤の抵抗により撓む可撓性を有する回転部材と、前記回転部材の前記回転軸側に配設された第1の導電性の被検知部材と、前記回転部材の前記先端側に配置された第2の導電性の被検知部材と、前記現像ユニットの外壁面近傍に配設された検知電極と、前記第1の導電性の被検知部材と前記検知電極の間の第1の静電容量と、前記第2の導電性の被検知部材と前記検知電極の間の第2の静電容量と、を合わせた静電容量を検知し、前記静電容量を電気信号に変換する変換手段と、前記変換手段で変換された電気信号が所定の閾値を超える時間幅を計測する計測手段と、前記計測手段で計測された時間幅に基づいて前記現像剤の量を判断する判断手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。 (1) rotates around a rotational axis in a detachable developing unit for accommodating a developer, a rotary member that having a flexible deflected by the resistance of the developer, the rotation shaft side of the rotary member a first conductive of the detected member disposed, and a second conductive of the detected member disposed on the distal end side of said rotary member, disposed outside the vicinity of the wall surface of the developing unit A detection electrode; a first capacitance between the first conductive member to be detected and the detection electrode ; and a second static electricity between the second conductive member to be detected and the detection electrode. And a conversion unit that detects the combined capacitance and converts the capacitance into an electric signal, and a measurement unit that measures a time width in which the electric signal converted by the conversion unit exceeds a predetermined threshold. And a judging means for judging the amount of the developer based on the time width measured by the measuring means. Image forming apparatus characterized by.
(2)現像剤を収納する着脱可能な現像ユニット内で回転軸を中心に回転し、現像剤の抵抗により撓む可撓性を有する回転部材と、前記回転部材の前記回転軸側に配設された第1の導電性の被検知部材と、前記回転部材の前記先端側に配置された第2の導電性の被検知部材と、前記現像ユニットの外壁面近傍に配設された検知電極と、前記第1の導電性の被検知部材と前記検知電極の間の第1の静電容量と、前記第2の導電性の被検知部材と前記検知電極の間の第2の静電容量と、を合わせた静電容量を検知し、前記静電容量を電気信号に変換する変換手段と、前記変換手段で変換された電気信号の検知レベルを計測する計測手段と、前記計測手段で計測された検知レベルに基づいて前記現像剤の量を判断する判断手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。 (2) rotates around a rotational axis in a detachable developing unit for accommodating a developer, a rotary member that having a flexible deflected by the resistance of the developer, the rotation shaft side of the rotary member a first conductive of the detected member disposed, and a second conductive of the detected member disposed on the distal end side of said rotary member, disposed outside the vicinity of the wall surface of the developing unit A detection electrode; a first capacitance between the first conductive member to be detected and the detection electrode ; and a second static electricity between the second conductive member to be detected and the detection electrode. A conversion unit that detects a combined capacitance of the capacitance and converts the capacitance into an electrical signal; a measurement unit that measures a detection level of the electrical signal converted by the conversion unit; and the measurement unit Determination means for determining the amount of the developer based on the detection level measured in step (b). An image forming apparatus.
(3)現像剤を収納する着脱可能な現像ユニット内で回転軸を中心に回転し、現像剤の抵抗により撓む可撓性を有する前記回転軸に設置された回転部材と、前記回転部材に配設された導電性の被検知部材と、前記現像ユニットの底部の外壁面近傍に配設された検知電極と、前記被検知部材と前記検知電極との静電容量を検知し、該静電容量を電気信号に変換する変換手段と、前記変換手段で変換された電気信号が所定の閾値を超える時間幅を計測する第1の計測手段と、前記変換手段で変換された電気信号の検知レベルを計測する第2の計測手段と、前記第1の計測手段で計測された時間幅又は前記第2の計測手段で計測された検知レベルに基づいて前記現像剤の量を判断する判断手段と、前記判断手段が、前記第1の計測手段で計測された時間幅に基づいて前記現像剤の量が所定量未満であると判断した場合には、前記判断手段が、前記第2の計測手段で計測された検知レベルに基づいて前記現像剤の量を判断し、前記第1の計測手段で計測された時間幅に基づいて前記現像剤の量が所定量以上であると判断した場合には、前記判断手段が、前記第1の計測手段で計測された時間幅に基づいて前記現像剤の量を判断するように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
(3) A rotating member installed on the rotating shaft that rotates around a rotating shaft in a detachable developing unit that houses the developer and is bent by the resistance of the developer; and the rotating member Capacitance of the conductive member to be detected, a detection electrode disposed in the vicinity of the outer wall surface of the bottom of the developing unit, and the detection member and the detection electrode is detected, and the electrostatic capacitance is detected. Conversion means for converting a capacity into an electric signal, first measurement means for measuring a time width in which the electric signal converted by the conversion means exceeds a predetermined threshold, and a detection level of the electric signal converted by the conversion means A second measuring unit that measures the amount of the developer based on a time width measured by the first measuring unit or a detection level measured by the second measuring unit; The determination means is measured by the first measurement means When it is determined that the amount of the developer is less than a predetermined amount based on the gap, the determination unit determines the amount of the developer based on the detection level measured by the second measurement unit. When it is determined that the amount of the developer is equal to or greater than a predetermined amount based on the time width measured by the first measuring unit, the determining unit is measured by the first measuring unit. Control means for controlling to determine the amount of the developer based on a time width;
An image forming apparatus comprising:
本発明によれば、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナーの残量を検知でき、かつ高速で攪拌部材が動作しているときでも、トナーの残量を精度良く検知することができる。 According to the present invention, the remaining amount of toner can be sequentially detected until the toner becomes empty from the full state, and the remaining amount of toner can be accurately detected even when the stirring member is operating at high speed.
以下本発明の実施例を、図面を参照しつつ説明する。尚、以下の実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施例で説明されている特徴の組み合わせのすべてが発明の構成に必須のものとは限らない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the following embodiments do not limit the invention according to the claims, and all combinations of features described in the embodiments are not necessarily essential to the configuration of the invention.
[画像形成装置の構成]
図1は本実施例の画像形成装置である“カラーレーザプリンタ”の構成図である。図1に示すカラーレーザプリンタ(以下、「本体」と称す)は、本体101に対して着脱可能なプロセスカートリッジ5Y、5M、5C、5Kを備えている。これら4個のプロセスカートリッジ5Y、5M、5C、5Kは、同一構造であるものの、異なる色、すなわち、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の現像剤(以下、トナーという)による画像を形成する点で相違している。以下、特定の色の説明をする場合を除き、Y、M、C、Kの符号を省略する場合がある。プロセスカートリッジ5は、現像ユニットと画像形成ユニットと廃トナーユニットの3つの構成で成り立っている。現像ユニットは、現像ローラ3、トナー補給ローラ12、トナー容器23、攪拌マイラ34を有している。また、画像形成ユニットは、像担持体である感光ドラム1、帯電ローラ2を有している。廃トナーユニットは、クリーニングブレード4、廃トナー回収容器24を有している。プロセスカートリッジ5の下方にはレーザユニット7が配置され、画像信号に基づく露光を感光ドラム1に対して行う。感光ドラム1は、帯電ローラ2によって所定の負極性の電位に帯電された後、レーザユニット7によってそれぞれ静電潜像が形成される。この静電潜像は現像ローラ3によって負極性のトナーが付着されて反転現像され、それぞれY、M、C、Kのトナー像が形成される。中間転写ベルトユニットは、中間転写ベルト8、駆動ローラ9、二次転写対向ローラ10から構成されている。また、各感光ドラム1に対向して、中間転写ベルト8の内側に一次転写ローラ6が配設されており、バイアス印加装置(不図示)により転写バイアスが一次転写ローラ6に印加される。
[Configuration of Image Forming Apparatus]
FIG. 1 is a configuration diagram of a “color laser printer” which is an image forming apparatus of this embodiment. The color laser printer shown in FIG. 1 (hereinafter referred to as “main body”) includes
各感光ドラム1は矢印方向に回転し、中間転写ベルト8は矢印A方向に回転する。そして、一次転写ローラ6に正極性のバイアスを印加することにより、感光ドラム1Y上のトナー像から順次中間転写ベルト8上に一次転写され、4色のトナー像が重なった状態で二次転写ローラ11まで搬送される。給搬送装置は、転写材Pを収納する給紙カセット13内から転写材Pを給紙する給紙ローラ14と、給紙された転写材Pを搬送する搬送ローラ対15とを有している。そして、給搬送装置から搬送された転写材Pはレジストローラ対16によって二次転写ローラ11に搬送される。中間転写ベルト8から転写材Pへの転写においては、二次転写ローラ11に正極性のバイアスを印加することにより、中間転写ベルト8上の4色のトナー像が搬送された転写材Pに二次転写される。トナー像転写後の転写材Pは、定着装置17に搬送され、定着フィルム18と加圧ローラ19とによって加熱、加圧されて表面にトナー像が定着される。定着された転写材Pは排紙ローラ対20によって排出される。
Each photosensitive drum 1 rotates in the arrow direction, and the
一方、トナー像転写後に、感光ドラム1の表面に残ったトナーは、クリーニングブレード4によって除去され、除去されたトナーは、廃トナー回収容器24へと回収される。また、転写材Pへの二次転写後に中間転写ベルト8上に残ったトナーは、転写ベルトクリーニングブレード21によって除去され、除去されたトナーは廃トナー回収容器22へと回収される。また、図1における制御基板80は本体の制御を行うため基板であり、1チップマイクロコンピュータ(以後CPUと記す)40、及びテーブルのデータ等が記憶されるRAM、ROM等の記憶部が搭載されている。CPU40は転写材Pの搬送に関る駆動源(不図示)やプロセスカートリッジ5の駆動源(不図示)の制御、画像形成に関する制御、更には故障検知に関する制御など、本体の動作を一括して制御する。ビデオコントローラ42は、画像データからレーザユニット7内のレーザの発光を制御する。このビデオコントローラ42は、不図示のコントロールパネルを介してユーザとのインターフェイスも行う。このコントロールパネルには、各色のトナー残量が棒グラフ状に表示される。
On the other hand, the toner remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after the transfer of the toner image is removed by the cleaning blade 4, and the removed toner is collected in a waste toner collecting container 24. Further, the toner remaining on the
[現像ユニットの構成]
図2は、プロセスカートリッジ5を構成する現像ユニットと静電容量センサ基板331の断面図である。図2(a)はトナー残量が約50%の状態を示し、図2(b)はトナー残量が約10%の状態を示している。YMCKの各色に対応したトナー28は、現像ユニット内に収納され攪拌マイラ34によって攪拌される。攪拌マイラ34は、回転軸25に設置され回転軸25を中心にトナー容器23内を図中矢印方向に回転する。また、回転軸25にはトナー残量を検知するための可撓性を有する回転部材である検知マイラ351が備えられている。検知マイラ351は、汎用のマイラフィルムを使用する。攪拌マイラ34の厚さは150μmとし、検知マイラ351の厚さは75μmとした。従って、検知マイラ351は、攪拌マイラ34より反り量が大きい。検知マイラ351は、導電性の被検知電極361(被検知部材)を備えている。また、静電容量を検知するための静電容量センサ電極321は、トナー残量検知センサとして機能する。この静電容量センサ電極321は、プロセスカートリッジ5を本体101へ装着した際にトナー容器23の底部の外壁面近傍に配設される。静電容量センサ基板331には静電容量センサIC33が搭載され、銅箔パターンで静電容量センサ電極321と基準電極320が形成されている。また、静電容量センサ基板331には、静電容量センサIC33の周辺回路部品が搭載されている。被検知電極361は、静電容量センサ電極321から電荷を移動させるためのものである。
[Development unit configuration]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the developing unit and the
図2(a)に示すように、検知マイラ351が回転するとトナー残量が多い場合、検知マイラ351はトナーの抵抗を受けて回転方向後側に変形し大きく撓む。このようにトナー残量が多い場合、検知マイラ351が静電容量センサ電極321の遠くを通過するため、静電容量が小さく検知され、検知レベルが閾値を超える時間幅すなわち検知時間幅が短くなる。一方、図2(b)のようにトナー残量が少ない場合は、検知マイラ351が小さく撓み静電容量センサ電極321の近くを通過するため、静電容量が大きく検知され上記検知時間幅も長くなる。本実施例では、この原理を使ってトナー残量の検知を行う。図2(c)は、検知マイラ351と被検知電極361の位置関係を表す斜視図である。被検知電極361の半径方向の長さは、30mmである。検知マイラ351及び被検知電極361の回転軸25方向の長さは、少なくとも静電容量センサ電極321の検知面を覆う長さであればよい。検知マイラ351及び被検知電極361の半径方向の長さは、トナー28がない状態で先端がトナー容器23の底面に接して撓む程度の長さが必要である。また、検知マイラ351は、攪拌マイラ34より柔らかい部材であるとしたものの、材質や厚みに限定されるものではない。
As shown in FIG. 2A, when the
[トナー残量検知の回路図]
図3は、トナー残量検知の回路図である。バイパスコンデンサ46は、静電容量センサIC33のアナログ電源端子AVDDのノイズを除去する。また、バイパスコンデンサ47は、静電容量センサIC33のデジタル電源端子DVDDのノイズを除去する。固定抵抗43〜45は、それぞれ直流(DC)5.0Vの電源電圧を分圧して、静電容量センサIC33のTHON入力端子とTHOFF入力端子に接続されており、THON入力端子が1.4V、THOFF入力端子が0.8Vとなるよう定数が設定されている。SREF端子には基準電極320が接続されており、SIN1端子には静電容量センサ電極321が接続されている。基準電極320は、静電容量センサ電極321と同じ面積の銅箔パターンである。静電容量センサIC33は、検知した静電容量を変換した電気信号であるレベルデータを、PO1出力端子及びSDN出力端子からシリアル通信ラインを介してCPU40へ出力する。
[Toner level detection circuit diagram]
FIG. 3 is a circuit diagram of toner remaining amount detection. The
[トナー残量検知の特性]
次に、図4を用いて本実施例におけるトナー残量検知特性を説明する。図4(a)は、トナー残量が10%のときの静電容量センサIC33の検知レベルと時間(msec)の波形データである。CPU40(第1の計測手段)は、静電容量センサIC33の検知レベルが60以上となる時間幅を測定し、12.5msecと計測している。図4(b)は、トナー残量(%)と静電容量センサIC33の検知レベルが60以上となる時間幅の特性グラフである。トナー残量が0%のときに静電容量センサIC33の検知レベルが60以上となる時間幅は、13.7msecとなる。一方でトナー残量が100%のときに静電容量センサIC33の検知レベルが60以上となる時間幅は、8.0msecとなる。図4(c)は、静電容量センサIC33の検知レベルが60以上となる時間幅(msec)とトナー残量(%)の関係を示したテーブルTである。このテーブルTのデータは制御基板80の記憶部に記憶されている。テーブル数値の間のトナー残量は、既知のトナー残量の線形補間で求める。ここで、算出された検知レベルは、本実施例における値であるため、条件が変われば算出される検知レベルも変わる。トナー残量を算出するテーブルTの数値も同様である。
[Characteristics of toner remaining amount detection]
Next, the toner remaining amount detection characteristic in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4A shows waveform data of the detection level and time (msec) of the
[トナー残量検知のフローチャート]
続いて、トナー残量検知の流れを図5のフローチャートを用いて説明する。以降の実施例におけるフローチャートも同様に、これらのフローチャートの処理はCPU40により行われる。しかしこれに限定されず、例えば特性用途向けの集積回路(ASIC)が画像形成装置に実装されている場合には、それに何れかのステップの機能を持たせても良い。まず、CPU40は、攪拌マイラ34と検知マイラ351を回転させる(S101)。CPU40は、静電容量センサIC33とシリアル通信して初期値を設定し、静電容量センサIC33の検知レベルの読み取りを開始する(S102)。CPU40が0.5秒間以上40以下であると判断した場合に(S103、Y)、CPU40は被検知電極361が無い位置での初期状態のレベルと判断する。CPU40は、次に静電容量センサIC33の検知レベルが、60以上となったところで(S104、Y)、センサの信号の立ち上がりと判断し、タイマを0に設定する(S105)。S104の判断に用いる60という値は、いわゆる立ち上がり閾値である。そして、CPU40は時間幅を計測するためのタイマをスタートさせる(S106)。CPU40は、次に静電容量センサICの検知レベルが、50以下となったところで(S107、Y)、センサの信号が立ち下りと判断する(S108)。S107の判断に用いる50という値は、いわゆる立ち下がり閾値である。そして、CPU40はタイマをストップさせる(S108)。ここで検知レベルの立ち上がりの閾値を60として、立ち下がりの閾値を50とした理由は、ヒステリシスを持たせノイズによる誤動作を防止するためである。次に、CPU40はそのタイマの値を読み込み(S109)、テーブルTと照合する(S110)。そして、CPU40は照合した値に対応するトナー残量をビデオコントローラ42へ報知し(S111)、終了する。
[Toner remaining amount detection flowchart]
Next, the flow of toner remaining amount detection will be described using the flowchart of FIG. Similarly, the flowcharts in the following embodiments are processed by the
ここで検知マイラ351の周期は、本実施例では約1秒である。CPU40は、0.5秒以上40以下でない状態が2.0秒以上経過したと判断した場合(S103 N、S114 Y)、以下のように判断する。すなわち、静電容量センサIC33の故障、被検知電極361が検知位置に停止の状態又はCPU40と静電容量センサIC33間の通信異常と判断する(S115)。この場合、CPU40はビデオコントローラ42へ報知し(S115)、終了する。なお、CPU40が0.5秒以上40以下にならない状態が2.0秒以上経過しないと判断した場合(S103 N、S114 N)は、CPU40はS103の処理を継続する。また、CPU40がS104で60未満となった後2.0秒以上経過したと判断した場合には(S104 N、S113 Y)、被検知電極361が検知できないので、CPU40は異常と判断してビデオコントローラ42へ報知し(S115)、終了する。CPU40が、S104において60未満となった後2.0秒以上経過していないと判断した場合には(S104 N、S113 N)、CPU40はS104の処理を継続する。CPU40は50以下でなくタイマスタート後2.0秒以上経過したと判断した場合(S107 N、S112 Y)、被検知電極361が検知位置に停滞しているか、静電容量センサIC33の異常と判断しビデオコントローラ42へ報知し(S115)、終了する。なお、CPU40がタイマスタート後2.0秒以上経過していないと判断した場合には(S112、N)、CPU40はS107の処理を継続する。
Here, the period of the
尚、本実施例のシーケンスでは、検知レベルの絶対値で時間幅を計測する例を挙げた。しかしながら、安定した初期レベルを検知して、そのレベル+αを閾値として、立ち上がりと立ち下りの時間を検知し、その時間幅を計測した後、テーブルTと照合するシーケンスであってもよい。このようにして、CPU40は、静電容量センサIC33が被検知電極361を検知している時間幅を計測し、テーブルTと照合することでトナー残量を逐次検知することができる。
In the sequence of the present embodiment, an example is given in which the time width is measured by the absolute value of the detection level. However, a sequence in which a stable initial level is detected, the rise and fall times are detected using the level + α as a threshold, the time width is measured, and then the table T is checked. In this manner, the
本実施例によれば、前述のような構成と動作によって、次のような効果がある。まず、トナー残量が100%から0%まで被検知電極361を検知している時間幅が単調増加するので、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナー残量の検知ができる。また、静電容量センサ方式は、反応速度が速いので検知時間の高速化と画像形成動作と同時に行うことが可能である。更に、検知マイラ351の反りは、高速で回転していてもトナー残量に応じて安定しているので逐次トナーの残量検知ができる。
According to the present embodiment, the following effects are obtained by the configuration and operation as described above. First, since the time interval during which the detected
以上本実施例によれば、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナーの残量を検知でき、かつ高速で攪拌部材が動作しているときでも、トナーの残量を精度良く検知することができる。 As described above, according to the present exemplary embodiment, the remaining amount of toner can be sequentially detected until the toner becomes empty from the full state, and the remaining amount of toner can be accurately detected even when the stirring member is operating at high speed. it can.
実施例1では、CPU40が、静電容量センサIC33の被検知電極361を検知している時間幅でトナー残量を計測した。本実施例では、実施例1の方式でトナー残量が例えば30%以上(所定量以上)の30%〜100%までを計測し、その後例えば30%未満(所定量未満)の領域において静電容量センサIC33の検知ゲイン(感度)を切り替えて、静電容量のレベルを検知する。そして、この静電容量のレベルを基にCPU40(第2の計測手段)はトナー残量を計測する。なお、実施例1で説明した図1、図2、図3の構成は、本実施例のカラーレーザプリンタにおいても適用されるものとする。また、実施例1と同一の構成は、同一の記号を付して、詳しい説明は省略する。
In the first exemplary embodiment, the
[トナー残量検知の特性]
次に、図6を用いて本実施例におけるトナー残量検知の特性を説明する。図6(a)は、トナー残量(%)と静電容量センサIC33の検知レベルの特性グラフである。トナー残量が多いときは、検知マイラ351がトナー28の抵抗を受け大きく反り、被検知電極361が静電容量センサ電極321の遠くを通過するため、被検知電極361と静電容量センサ電極321間の静電容量が小さくなる。一方トナー28が少ないときは、被検知電極361が静電容量センサ電極321の近くを通過するため、被検知電極361と静電容量センサ電極321間の静電容量が大きくなる。
[Characteristics of toner remaining amount detection]
Next, the characteristics of the toner remaining amount detection in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6A is a characteristic graph of the remaining amount of toner (%) and the detection level of the capacitance sensor IC33. When the remaining amount of toner is large, the
図6(b)は、静電容量センサIC33の検知レベルとトナー残量(%)の関係を示したテーブルLである。このテーブルLのデータは制御基板80の記憶部に記憶されている。なお、このテーブルLの静電容量センサIC33の感度と実施例1におけるテーブルTの静電容量センサIC33の感度とは異なるものとする。例えば、テーブルLにおけるトナー残量10%に対応する静電容量センサIC33の検知レベルは190であるが、テーブルTにおけるトナー残量10%に対応する静電容量センサIC33の検知レベルは約80であって異なる値になっている。テーブル数値の間のトナー残量は、既知のトナー残量の線形補間により求める。ここで、算出された検知レベルは、本実施例における値であるため、条件が変われば算出される検知レベルも変わる。トナー残量を算出するテーブルLの数値も同様である。
FIG. 6B is a table L showing the relationship between the detection level of the
[トナー残量検知のフローチャート]
続いて、本実施例におけるトナー残量が30%未満となった後のトナー残量検知の流れを図7のフローチャートを用いて説明する。なお、検知マイラ351の周期は、本実施例でも、実施例1と同様に約1秒で1回転である。図7のS201とS202の処理は、図5のS101とS102の処理と同じであるので説明を省略する。CPU40は、0.5秒間以上検知レベルが165以下と判断した場合、被検知電極361が無い位置の初期状態のレベルと判断し、その間の平均値を初期値として記憶する(S203 Y、S204)。CPU40は、0.5秒以上検知レベルが165以下でなく、2.0秒以上経過したと判断した場合(S203 N、S214 Y)、次のように判断する。すなわち、CPU40は静電容量センサIC33、CPU40、検知マイラ351のいずれかの異常と判断し、ビデオコントローラ42へ報知し(S215)、終了する。なお、CPU40は静電容量検知レベルの読み取り開始から2.0秒以上経過しないと判断した場合には(S214、N)、CPU40はS203の処理を継続する。
[Toner remaining amount detection flowchart]
Next, the flow of detection of the remaining amount of toner after the remaining amount of toner in this embodiment is less than 30% will be described with reference to the flowchart of FIG. Note that the period of the
次に被検知電極361が検知位置に到達したことを検知するために、CPU40は、検知レベルが[初期値]+10以上になるかモニタする(S205)。CPU40は検知レベルが[初期値]+10以上とならず、[初期値]±9を2.0秒以上継続したと判断した場合(S213、Y)には、検知マイラ351もしくは、被検知電極361の異常と判断し、ビデオコントローラ42へ報知し(S215)、終了する。なお、CPU40は検知レベルが[初期値]±9を2.0秒以上継続しないと判断した場合(S213、N)には、S205の処理を継続する。CPU40は、モニタ中に検知レベルが[初期値]+10以上になったと判断した場合(S205、Y)には、被検知電極361が検知位置に到達したと判断し、連続読み取りを開始して読み取った検知レベルの値を記憶する(S206)。そして、CPU40は検知レベルが[初期値]+10以上を8msec間継続したと判断した場合には(S207、Y)、正常な値と判断し最大値を記憶する(S208)。なお、CPU40は検知レベルが[初期値]+10以上を8msec継続しないと判断した場合には、S205の処理を継続する。CPU40は最大値のデータが10データ分となっていないと判断した場合(S209、N)には、S205の処理へ戻る(S209)。
Next, in order to detect that the detected
CPU40は、最大値のデータが10データ分取れていれば(S209、Y)、その最大値の10データ分の平均値(トナー残量検知値)を算出し(S210)、テーブルLと照合する(S211)。CPU40は、テーブル数値の間のトナー残量を既知トナー残量の線形補間により求める。その後、CPU40は、照合したトナー残量をビデオコントローラ42へ報知し(S212)、終了する。
If the maximum value data is obtained for 10 data (S209, Y), the
本実施例によれば、上記のような構成と動作によって、次のような効果がある。まず、静電容量センサ方式は、反応速度が速いので検知時間の高速化と画像形成動作と同時に行うことが可能である。また、攪拌マイラ34の反りは、高速で回転していてもトナー残量に応じて安定しているのでトナー残量の検知ができる。更に実施例1での静電容量が変化するタイミングの時間幅検知のシーケンスと本実施例での静電容量のレベル検知のシーケンスを組み合わせることにより、様々な構成のプロセスカートリッジに対応できる。なお、静電容量のレベル検知のシーケンスのみで0%〜100%のトナー残量を検知してもよい。
According to the present embodiment, the following effects can be obtained by the above-described configuration and operation. First, since the capacitive sensor method has a high reaction speed, it can be performed at the same time as the detection time and the image forming operation. Further, since the warp of the stirring
以上本実施例によれば、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナーの残量を検知でき、かつ高速で攪拌部材が動作しているときでも、トナーの残量を精度良く検知することができる。 As described above, according to the present exemplary embodiment, the remaining amount of toner can be sequentially detected until the toner becomes empty from the full state, and the remaining amount of toner can be accurately detected even when the stirring member is operating at high speed. it can.
実施例1、2では、被検知電極361が1個の検知マイラ351を備えたプロセスカートリッジ5を例に挙げた。本実施例では、被検知電極361を分割する例を挙げる。本実施例のカラーレーザプリンタについては、実施例1、2で説明した図1、図2〜図7の構成及びフローチャートが適用されるものとする。また、実施例1、2と同一の構成は、同一の記号を付して、詳しい説明は省略する。
In the first and second embodiments, the process cartridge 5 in which the detected
図8は、本実施例におけるプロセスカートリッジ5を構成する現像ユニットと静電容量センサ基板331の断面図である。図8(a)は、トナー残量が約50%の状態を示し、図8(b)は、トナー残量が約10%の状態を示している。被検知電極361は、被検知電極361aと被検知電極361bの2枚に分かれており、被検知電極361aは回転軸25近傍に、被検知電極361bは検知マイラ351の先端近傍に配置されている。被検知電極361aの回転軸25側の端部から被検知電極361bの検知マイラ351の先端側の端部までの長さは、実施例1、2における被検知電極361の長さと同じで30mmである(図8(c))。このような構成にすることにより、被検知電極361aと被検知電極361bを合わせた静電容量を検知することになるので、検知レベルの最大値は下がるものの、静電容量センサIC33の感度が確保できる場合には適用可能である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the developing unit and the
本実施例によれば、前述のような構成と動作によって、次のような効果がある。被検知電極361の面積が小さくなり、その分のコストが下がる。また、実施例1、2のように大きな被検知電極361にしたときに検知マイラ351が被検知電極361の腰によって反り量が妨げられるような場合において、本実施例の被検知電極361a、361bを採用することで十分な反り量を確保することができる。尚、実施例1と実施例3においては、理解し易いように1回の検知でテーブルTを参照する例を示した。しかし、複数回のデータを平均化した後に、それぞれのテーブルTを参照するような制御にすると、更に検知精度をあげることが期待できる。
According to the present embodiment, the following effects are obtained by the configuration and operation as described above. The area of the detected
また、実施例1乃至実施例3においては、現像ユニットが一体構成の例を挙げた。しかし、現像ローラとトナー容器が別体となった補給系のトナー容器においても、トナー容器の内部に被検知電極と検知マイラを設けることにより、本発明が適用可能である。 In the first to third embodiments, an example in which the developing unit is integrated is given. However, the present invention can also be applied to a replenishment type toner container in which a developing roller and a toner container are separated by providing a detected electrode and a detection mylar inside the toner container.
以上本実施例によれば、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナーの残量を検知でき、かつ高速で攪拌部材が動作しているときでも、トナーの残量を精度良く検知することができる。 As described above, according to the present exemplary embodiment, the remaining amount of toner can be sequentially detected until the toner becomes empty from the full state, and the remaining amount of toner can be accurately detected even when the stirring member is operating at high speed. it can.
28 トナー
40 CPU
321 静電容量センサ電極
351 検知マイラ
361 被検知電極
28
321
Claims (6)
前記回転部材の前記回転軸側に配設された第1の導電性の被検知部材と、
前記回転部材の前記先端側に配置された第2の導電性の被検知部材と、
前記現像ユニットの外壁面近傍に配設された検知電極と、
前記第1の導電性の被検知部材と前記検知電極の間の第1の静電容量と、前記第2の導電性の被検知部材と前記検知電極の間の第2の静電容量と、を合わせた静電容量を検知し、前記静電容量を電気信号に変換する変換手段と、
前記変換手段で変換された電気信号が所定の閾値を超える時間幅を計測する計測手段と、
前記計測手段で計測された時間幅に基づいて前記現像剤の量を判断する判断手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 It rotates around the rotation axis in a detachable developing unit for accommodating a developer, a rotary member that having a flexible deflected by the resistance of the developer,
A first conductive member to be detected disposed on the rotating shaft side of the rotating member;
A second conductive member to be detected disposed on the tip side of the rotating member;
A detection electrode disposed on the outer wall near the developing unit,
A first capacitance between the first conductive member to be detected and the detection electrode; a second electrostatic capacitance between the second conductive member to be detected and the detection electrode; Converting means for detecting the combined capacitance and converting the capacitance into an electrical signal;
Measuring means for measuring a time width in which the electrical signal converted by the converting means exceeds a predetermined threshold; and
Determination means for determining the amount of the developer based on the time width measured by the measurement means;
An image forming apparatus comprising:
前記回転部材の前記回転軸側に配設された第1の導電性の被検知部材と、
前記回転部材の前記先端側に配置された第2の導電性の被検知部材と、
前記現像ユニットの外壁面近傍に配設された検知電極と、
前記第1の導電性の被検知部材と前記検知電極の間の第1の静電容量と、前記第2の導電性の被検知部材と前記検知電極の間の第2の静電容量と、を合わせた静電容量を検知し、前記静電容量を電気信号に変換する変換手段と、
前記変換手段で変換された電気信号の検知レベルを計測する計測手段と、
前記計測手段で計測された検知レベルに基づいて前記現像剤の量を判断する判断手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 It rotates around the rotation axis in a detachable developing unit for accommodating a developer, a rotary member that having a flexible deflected by the resistance of the developer,
A first conductive member to be detected disposed on the rotating shaft side of the rotating member;
A second conductive member to be detected disposed on the tip side of the rotating member;
A detection electrode disposed on the outer wall near the developing unit,
A first capacitance between the first conductive member to be detected and the detection electrode; a second electrostatic capacitance between the second conductive member to be detected and the detection electrode; Converting means for detecting the combined capacitance and converting the capacitance into an electrical signal;
Measuring means for measuring the detection level of the electrical signal converted by the converting means;
Determination means for determining the amount of the developer based on the detection level measured by the measurement means;
An image forming apparatus comprising:
前記回転部材に配設された導電性の被検知部材と、
前記現像ユニットの底部の外壁面近傍に配設された検知電極と、
前記被検知部材と前記検知電極との静電容量を検知し、該静電容量を電気信号に変換する変換手段と、
前記変換手段で変換された電気信号が所定の閾値を超える時間幅を計測する第1の計測手段と、
前記変換手段で変換された電気信号の検知レベルを計測する第2の計測手段と、
前記第1の計測手段で計測された時間幅又は前記第2の計測手段で計測された検知レベルに基づいて前記現像剤の量を判断する判断手段と、
前記判断手段が、前記第1の計測手段で計測された時間幅に基づいて前記現像剤の量が所定量未満であると判断した場合には、前記判断手段が、前記第2の計測手段で計測された検知レベルに基づいて前記現像剤の量を判断し、前記第1の計測手段で計測された時間幅に基づいて前記現像剤の量が前記所定量以上であると判断した場合には、前記判断手段が、前記第1の計測手段で計測された時間幅に基づいて前記現像剤の量を判断するように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 A rotating member installed on the rotating shaft that has the flexibility to rotate around the rotating shaft in a detachable developing unit that houses the developer and to be bent by the resistance of the developer;
A conductive member to be detected disposed on the rotating member;
A sensing electrode disposed near the outer wall surface of the bottom of the developing unit;
Conversion means for detecting the capacitance of the detected member and the detection electrode, and converting the capacitance into an electrical signal;
First measuring means for measuring a time width in which the electrical signal converted by the converting means exceeds a predetermined threshold;
Second measuring means for measuring a detection level of the electrical signal converted by the converting means;
Determining means for determining the amount of the developer based on the time width measured by the first measuring means or the detection level measured by the second measuring means;
When the determination unit determines that the amount of the developer is less than a predetermined amount based on the time width measured by the first measurement unit, the determination unit uses the second measurement unit. When the amount of the developer is determined based on the measured detection level, and when the amount of the developer is determined to be greater than or equal to the predetermined amount based on the time width measured by the first measuring unit Control means for controlling the judging means to judge the amount of the developer based on the time width measured by the first measuring means;
An image forming apparatus comprising:
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